안녕하세요 김도건 전문가입니다.
화학
Q. 아이스팩의 성분은 무엇인가요?
젤 형태의 아이스팩 성분은 고흡수성 수지(SAP·Super Absorbent Polymer)입니다. 이러한 고흡수성 수지는 열을 흡수하는 흡열반응이 뛰어난 미세 플라스틱의 일종입니다. 이러한 수지를 사용하는 이유는 일반 물로된 얼음보다 냉기 지속효과가 2~3배 높기 때문입니다. 하지만 미세 플라스틱의 일종이므로 환경오염이 될 수 있는 단점이 있습니다.
화학
Q. 기분이 안좋을때 억지로라도 웃으면 정말 엔돌핀이 나오나요.화학적으로 맞나요
억지로라도 웃으면 엔돌핀이 나와 기분이 좋아지고 건강에 좋은것이 사실입니다. 일본 오사카 의대에서 최근 웃음 치료가 암세포를 잡아먹는 NK(자연살해 세포)를 14% 증가시키고, 미국 하버드 의대 연구팀은 "1∼5분 정도 웃으면 NK 세포가 5∼6시간 동안 지속적으로 증가하는 사실을 발표 했다고 합니다. NK세포는 크게 웃으면 분비되는 신경전달물질 엔돌핀에 의해 증가된다고 합니다. 단, 순간적으로 살짝 웃는 것만으로는 엔돌핀이 분비되지 않기 때문에 "하하하" 크게 웃는 것이 중요하다고 합니다. 지금 이 글을 읽는다면 다들 "하하하" 크게 웃으며 기분이 좋아지는 경험을 해보시기 바랍니다. 하하하!
화학공학
Q. 종이에 베인 상처는 더욱 아픈 이유가 무엇인가요?
종이에 베이는 곳이 더 아프다고 느끼는 이유는 종이에 특수약품 같은게 있는 것이 아닌 손가락, 입술, 혀와 같이 우리 신체 기관 중 예민한 부위가 다치기 때문입니다. 이런 신체 부위는 특히 압력이나 온도 변화로 인한 상처에 유난히 민감하고 명확하게 반응합니다. 우리 뇌는 이들 감각기관에서 보내는 신호를 정확하게 받을 수 있도록 특화된 부분이 있습니다. 그래서 손가락, 입술, 혀처럼 민감한 곳이 다치면 자극이 정확히 뇌에 전달되고 정확히 인지해 통증이 더 심하게 느껴집니다.
전기·전자
Q. 형광물질이 빛을 내는 원리는 무엇인가요?
형광물질이 색을 내는 원리는 형광물질을 이루는 형광분자는 특정한 양의 에너지를 흡수할 수 있는데, 화학에너지, 전기에너지, 빛 에너지 등 종류의 상관없이 흡수할 수 있습니다. 이렇게 에너지를 흡수하면 형광분자는 힘이 넘쳐나기 때문에 가만히 있기 힘들어 하고, 이 때문에 분자 내부에 존재하는 전자에게 에너지를 주고 멀리 떨어져 있게 합니다. 에너지를 가져간 전자는 다시 원래 자리로 돌아가고 싶어해 에너지를 외부로 버리고 다시 원래 자리로 돌아갑니다. 이때 버려진 에너지 대부분이 빛 에너지가 되는데, 이 빛이 바로 형광 분자의 색입니다. 형광분자가 외부 빛을 흡수해서 노란색의 빛을 내면 노란 형광빛을 내는 분자이고, 초록색의 빛을 내면 초록 형광빛을 내는 분자입니다. 따라서 일반적인 색은 반사된 빛을 보지만 형광색은 물질에서 나오는 빛을 보는 것입니다. 야광 스티커는 이러한 형광물질을 이용하여 만들어져 아이들의 방 천장에 붙여 놓고 불을 끄면 빛이 나는 것을 볼 수 있습니다. 그러나 만약 이 스티커가 외부에서 오는 빛 에너지를 충분히 흡수 하지 못했다면 다시 빛을 낼 수 있는 에너지가 없어서 야광 형광빛을 볼 수가 없게 됩니다.
전기·전자
Q. 빛을 내주는 형광등과 LED의 차이가 무엇인가요?
LED 등은 저전력, 고효율의 조명기기입니다. 기존 백열전구와 비교했을 때 소비전력은 10~15%에 불과하지만, 밝기는 훨씬 밝습니다. 광효율(빛이 소비되는 전기량에 비례한 빛의 밝기 정도)을 따졌을 때도 백열등이나 형광등에 비해 60~70%가량 높습니다. 그래서 백열등을 사용할 때보다 전기세를 전기요금의 20%~50%, 많게는 최대 90%까지 절감할 수 있는 것이죠.LED 조명의 전력소모가 적은 이유는 다음과 같습니다.반도체는 발광 다이오드(LED)에서 발견됩니다. 반도체는 접합부 역할을 하여 전기 에너지를 필터링하고 부산물로 빛을 방출합니다. 따라서 사전에 별도의 광 생성 부하(예: 필라멘트)에 전원을 공급할 필요 없이 광원 입력에서 즉시 빛이 방출됩니다. 결과적으로 LED는 경쟁 기술보다 전력 소비가 적습니다. 다른 발광 기술(예: 백열 전구, 네온 조명, 할로겐 램프)은 금속이나 가스와 같은 요소가 빛을 생성하기 위해 먼저 가열되어야 하기 때문에 상당한 에너지 손실을 나타냅니다.
지구과학·천문우주
Q. 전세계적 초고층 마천루들은 상층부가 흔들리도록 설계된다는 것이 사실인가요?
초고층 건물을 설계할때 건축 전문가들은 지진보다 바람에 흔들리는 것이 더 위험하다고 분석합니다. 초고층에서 이러한 바람을 이겨내기 위해 특수한 질량체를 이용해 진동을 저감한다고 합니다. 쉽게 말해 추를 매달아 놓고, 진동의 반대 방향으로 흔들어 주는 기술입니다. 특수 센서에 의해 건물의 흔들림 방향을 감지하고, 그 반대 방향으로 질량체를 움직여 흔들림을 막는 방식입니다. 자동차의 충격흡수장치가 차의 흔들림을 잡아주듯 진동저감장치는 초고층 빌딩에 거주하는 사람들이 빌딩의 움직임을 느끼지 않게끔 해준다고 합니다.
화학
Q. 공기중 차가운공기는 아래로 뜨거운 공기는 위로가는 원리는 무엇일까요?
질문자님이 언급한 것과 같이 온도가 서로 다른 공기가 만나면 따뜻한 공기는 위로 올라가고, 차가운 공기는 아래로 내려가게 됩니다. 그 이유는 온도가 올라가면 공기의 부피가 커지면서 밀도가 낮아지고, 온도가 낮아지면 공기의 부피가 줄어들면서 밀도가 커지기 때문입니다. 이런 현상을 대류라고 부릅니다. 또한 공기는 온도에 따라 부피가 달라집니다. 온도가 높아지면 부피가 커지고, 온도가 낮아지면 부피가 줄어드는데 이는 온도가 올라가면 기체 분자의 움직임이 활발해지기 때문입니다.
생물·생명
Q. 식곤증을 과학적으로 설명가능한가요?
식곤증은 많은 사람이 경험하지만 아직 그 발생 원인과 과정이 명확하게 밝혀지지 않은 상태이며 다양한 가설이 존재합니다.한 가설을 소개하자면 뇌로 가는 혈류량의 변화가 식곤증에 영향을 준다고 합니다. 음식을 섭취하게 되면 몸의 소화기관이 들어온 음식을 소화하기 위해 일을 하기 시작합니다. 그리고 음식이 몸에 들어와 위장이 팽창하면 그에 따른 결과로 부교감신경이 활성화되는데요. 부교감신경의 스위치가 켜지면 소화기관으로 가는 혈류량이 늘어나기 때문에 뇌로 향하는 혈류량은 상대적으로 감소하고, 이러한 혈류량의 변화와 부교감신경계의 작용이 식사 이후 몸을 졸리고 나른하게 만들 수 있다고 합니다.
화학
Q. 꼭 고농축 우라늄만이 핵무기 원료로 사용 가능한가요?
농축 우라늄이란 핵연료로 사용할 수 있도록 천연우라늄 내 U-235 비율을 인위적인 방법으로 높인 우라늄을 뜻합니다.천연우라늄 원석에서 U-235를 추출·분리한 뒤 연료용으로 적합하게 비율을 높이는 작업을 통해 농축하고 저농축 우라늄은 일반적으로 U-235의 농도가 3~5% 정도이며 고농축 우라늄은 20% 이상의 농도를 지니며, 연구용 원자로에 사용됩니다. 무기급 우라늄 농도는 90% 이상입니다. 이는 한꺼번에 가공할 만한 에너지를 내야 하는 핵무기와 달리 원자력 발전은 ‘가늘고 길게’ 에너지를 발생시켜야 하기 때문입니다.
지구과학·천문우주
Q. 첨성대는 천문을 관측하는 곳이라는데 어떤식으로 하는 건가요?
천문 관측 기구로 알려진 첨성대는 아직까지 왜 첨성대가 천문 관측 기구인지 정확하게 밝혀 지진 않았습니다. 첨성대에 대한 관측원리, 이용방법에 대한 문서는 전혀 남아 있지 않아서 단지 천문 관측 기구로 추측만 하고 있을 뿐더러 정확한 사용법 또한 알아내지 못했습니다.